Системы качества в автомобилестроении

Анализ измерительных и контрольных процессов

Quality Systems for Automotive Industry

Measurement Systems Analysis

Дата введения - 2005-01-01

Область применения

Настоящий стандарт распространяется на технические объекты автомобилестроения. В стандарте приведены общие рекомендации по применению статистических методов для анализа измерительных и контрольных процессов. Предложенные методы, прежде всего, используются для анализа приемлемости процессов определения ключевых характеристик автомобилей и автомобильных компонентов, а также ключевых параметров процессов их изготовления.

Настоящий стандарт может быть применен на этапах перспективного планирования качества автомобильных компонентов (APQP-процесс) и при одобрении производства автомобильных компонентов (PPAP-процедура).

Анализ измерительных и контрольных процессов целесообразно применять для:

- первоначального оценивания параметров статистических характеристик измерительных и контрольных процессов для параметров автомобильных компонентов, а также параметров процессов их производства на стадии подготовки производства;

- периодического подтверждения статистических характеристик измерительных и контрольных процессов между проведениями поверок / калибровок средств измерений и контроля;

- внеочередного подтверждения статистических характеристик измерительных и контрольных процессов в случаях замены, модернизации, ремонта средств измерительной техники, изменения технологического процесса, увеличения количества несоответствий измеряемого параметра и т.д.

Стандарт рекомендуется применять при разработке стандартов предприятия, руководств, методик и иных документов в рамках действующей на предприятии системы менеджмента качества.

Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р ИСО 9001–2001 Системы менеджмента качества. Требования

ISO / TS 16949–2002 Системы менеджмента качества. Особые требования по применению стандарта ISO 9001–2000 в автомобилестроении и организациях, поставляющих соответствующие запасные части

QS-9000-98 Требования к системам качества

ГОСТ Р 51814.1–2001 Системы качества в автомобилестроении. Системы качества для поставщиков автомобильной промышленности. Общие требования

ГОСТ Р 51814.3–2001 Системы качества в автомобилестроении. Методы статистического управления процессами

ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность методов и результатов измерений.
Часть 1. Общие принципы и определения

ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 Точность методов и результатов измерений.
Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений

ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002 Точность методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецезионности стандартного метода измерений

РМГ 29 – 1999 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения

Определения и условные обозначения

Определения

В настоящем стандарте применяются следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 средство измерительной техники: Обобщающее понятие, охватывающее технические средства, специально предназначенные для измерений [РМГ 29].

Примечание – К средствам измерительной техники относят средства измерений и их совокупности, измерительные принадлежности, измерительные устройства.

3.1.2 измерительный процесс: Процесс, преобразующий значение измеряемого параметра в результат измерений посредством использования ресурсов (средств измерительной техники и другого оборудования, оператора, окружающей среды и т.д.), регулируемый методикой выполнения измерения (рисунок 1).

3.1.3средство контроля: Техническое устройство, применяемое для проведения проверки соответствия параметров объекта установленным техническим требованиям (например, калибр, шаблон, пробка, скоба и т.п.).

3.1.4 контрольный процесс: Процесс проверки соответствия параметров объекта установленным техническим требованиям, результатом которого являются данные, полученные по альтернативному признаку.

Рисунок 1 – Иллюстрация к термину «Измерительный процесс»

3.1.5 специалист, ответственный за оценивание статистических характеристик измерительного процесса: Лицо, имеющее квалификацию и опыт, достаточные для выполнения следующих функций:

- планирование и координирование эксперимента;

- выбор операторов;

- отбор образцов для испытания;

- предварительный анализ данных;

- составление отчета по результатам анализа измерительной системы.

3.1.6 оператор: Лицо, обычно выполняющее измерения в ходе процессов производства или контроля автомобильных компонентов.

3.1.7 автомобильный компонент: Комплектующее изделие или материал, используемый при производстве и сборке автомобилей.

3.1.8 образец: Измеряемая единица автомобильного компонента.

3.1.9 измеряемый параметр: Параметр образца, являющийся объектом измерения.

3.1.10 значимый цикл производства: Цикл производства длительностью от одного до восьми часов с общим количеством последовательно произведенных автомобильных компонентов не менее 300 единиц.

3.1.11 предполагаемое истинное значение измеряемого параметра: Значение параметра детали, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в целях анализа свойств измерительного процесса может быть использовано в качестве истинного / опорного значения [РМГ 29].

Примечание – Под истинным значением параметра подразумевается значение, которое могло бы быть получено путем идеального измерения.

3.1.12 смещение измерительного процесса: Систематическая погрешность в результатах измерений, полученных с помощью измерительного процесса [1].

Примечание – смещение измерительного процесса, как правило, оценивается как разность между средним значением результатов многократных измерений и предполагаемым истинным значением измеряемого параметра (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Смещение измерительного процесса

3.1.13 линейность смещения измерительного процесса: Изменение смещения измерительного процесса в диапазоне значений измеряемого параметра (рисунок 3).

Примечание – Зависимость между значениями измеряемого параметра и смещением может быть выражена в виде математического уравнения, числовой таблицы или графика.

Рисунок 3 – Линейность смещения измерительного процесса

3.1.14 обычная причина изменчивости: Источник изменчивости, всегда влияющий на индивидуальные значения результата процесса [ГОСТ Р 51814.3].

3.1.15 особая причина изменчивости: Источник изменчивости, влияние которого на процесс может прерываться, часто непредсказуемо [ГОСТ Р 51814.3].

3.1.16 стабильность измерительного процесса (статистически управляемое состояние): Состояние измерительного процесса, при котором удалены все особые причины изменчивости, то есть наблюдаемая изменчивость может быть объяснена постоянной системой обычных причин (рисунок 4) [ГОСТ Р 51814.3].

Рисунок 4 – Измерительные процессы в нестабильном (слева)
и стабильном (справа) состоянии

Примечание – стабильность измерительного процесса отражается на контрольной карте отсутствием точек за контрольными границами, трендов, неслучайного поведения в контрольных границах.

3.1.17 цикл измерений: Серия измерений параметра образца, проводимая через определенные временные интервалы (в зависимости от специфики измерительного процесса) в одинаковых условиях, с целью анализа измерительного процесса на стабильность. Один цикл измерений характеризует временной «срез» измерительного процесса.

3.1.18 сходимость результатов измерений (статистически управляемое состояние): Состояние измерительного процесса, при котором удалены все особые причины изменчивости, то есть наблюдаемая изменчивость может быть объяснена постоянной системой обычных причин (рисунок 4) [ГОСТ Р 51814.3].

Примечания - сходимость может быть выражена количественно в виде дисперсионных характеристик результатов измерений.

Рисунок 5 – Сходимость результатов измерений

3.1.19 воспроизводимость результатов измерений: Степень близости результатов измерений одного и того же измеряемого параметра, выполненных при измененных условиях измерения (рисунок 6) [РМГ 29].

Примечания:

1. В настоящем РД измененные условия включают только изменение оператора.

2. При более общем анализе воспроизводимости результатов измерений измененные условия вместо оператора содержать:

- методику выполнения измерений;

- средство измерительной техники;

- место проведения измерений;

- время.

Достоверное установление воспроизводимости требует констатации изменившихся условий измерения.

3 Воспроизводимость может быть выражена количественно в виде дисперсионных характеристик результатов измерений.

Рисунок 6 – Воспроизводимость результатов при измерениях разными операторами

3.1.20 ключевой параметр автомобильного компонента: Параметр автомобильного компонента, полная изменчивость которого может значительно повлиять на качество, надежность, безопасность автомобиля или соответствие автомобиля законодательным нормам.

3.1.21 допуск на параметр автомобильного компонента: Диапазон значений параметра автомобильного компонента, в пределах которого, по соглашению между поставщиком и потребителем, автомобильный компонент считается годным по данному параметру [2].

3.1.22 изменчивость параметра автомобильного компонента: Различия значений параметра индивидуальных автомобильных компонентов [2].

Примечание – Изменчивость может быть выражена количественно в виде дисперсионных характеристик распределения возможных значений параметра.

3.1.23 изменчивость результатов измерений: Различия результатов многократных измерений параметра образца.

Примечания:

1 Изменчивость может быть выражена количественно в виде дисперсионных характеристик распределения возможных значений параметра.

2 Отличия между понятиями «Допуск на параметр автомобильного компонента», «Изменчивость параметра автомобильного компонента» и «Изменчивость результатов измерений» представлены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Изменчивость параметра автомобильного компонента (а/к)
и измерительного процесса

Условные обозначения

Т – количество циклов измерений (при исследовании измерительного процесса на стабильность).

N – количество образцов, необходимых для эксперимента.

M – количество операторов, участвующих в эксперименте.

Q – количество измерений (попыток) каждого образца каждым оператором или количество измерений в одном цикле (при исследовании измерительного процесса на стабильность).

i - номер цикла измерений и изменяется от 1 до T (при исследовании измерительного процесса на стабильность) или номер образца и изменяется от 1 до N (в остальных случаях).

j - обозначает номер оператора и изменяется от 1 до M.

k - номер измерения (попытки) каждого образца каждым оператором или номер измерения (попытки) в цикле и изменяется от 1 до Q.

– результат k-ого измерения (попытки) i-ого образца (при оценивании линейности смещения) или результат k-ого измерения (попытки) образца в i-м цикле (при исследовании измерительного процесса на стабильность).

- среднее значение результатов измерений для i-го цикла измерений.

R_i - размах результатов измерений для i-го цикла измерений.

- среднее результатов всех измерений.

- средний размах всех измерений.

, – верхняя и нижняя границы контрольной карты средних.

, – верхняя и нижняя границы контрольной карты размахов.

, , – константы для построения контрольных границ для средних и размахов, зависящие от количества измерений в одном цикле измерений.

X_ист - предполагаемое истинное значение измеряемого параметра.

X_k – результат k-ого измерения (попытки) параметра образца.

- среднее значение результатов выполненных измерений.

В - абсолютное значение смещения измерительного процесса.

- относительное значение смещения измерительного процесса.

USL, LSL –верхняя и нижняя границы допуска на измеряемый параметр.

- среднее значение измеряемого параметра для каждого образца.

- предполагаемое истинное значение измеряемого параметра i-го образца.

B_i – смещение при измерении параметра i-го образца.

- коэффициент корреляции.

, – коэффициенты уравнения линии регрессии.

L - абсолютное значение линейности смещения измерительного процесса (смещение при верхней границе рабочего диапазона измерительного процесса).

UL, LL –верхняя и нижняя границы рабочего диапазона измерительного процесса.

%L - относительное значение линейности измерительного процесса.

– результат k-ого измерения (попытки) i-ого образца j-м оператором.

- среднее значение результатов измерений каждого образца каждым из операторов.

- размах результатов измерений каждого образца каждым из операторов.

- среднее значение результатов измерений каждым из операторов.

- средний размах результатов измерений каждым из операторов.

- среднее значение результатов измерений каждого образца всеми операторами.

- среднее значение всех результатов измерений образцов.

- размах значений параметра образца.

- средний размах всех измерений.

- размах между измерениями операторов.

- оценка СКО сходимости (повторяемости) измерительного процесса.

D₂ – константа для вычисления СКО с помощью размаха.

- оценка СКО воспроизводимости (разными операторами) измерительного процесса.

- оценка СКО изменчивости образца измерительного процесса.

- оценка СКО сходимости (повторяемости) и воспроизводимости измерительного процесса.

- оценка дисперсии средств измерительной техники (сходимость).

- оценка дисперсии операторов (воспроизводимости).

- оценка дисперсии образцов.

- оценка дисперсии взаимодействия операторов и образцов.

-результаты измерений для всех образцов, всеми операторами.

- среднее значение результатов измерений для каждого образца каждым из операторов.

- размах результатов измерений для каждого образца каждым из операторов.

- средний размах результатов измерений.

- величина доверительного интервала для истинного значения измеряемого параметра образца при уровне значимости a.

EV - сходимость (повторяемость) результатов измерений.

AV - воспроизводимость (изменчивость от операторов) результатов измерений.

PV - изменчивость образцов.

INT - изменчивость, обусловленная взаимодействием операторов и образцов.

R&R - сходимость и воспроизводимость результатов измерений.

TV - полная изменчивость измерительного процесса.

, , , , , - относительные (относительно допуска на значение измеряемого параметра образца) составляющие изменчивости.

, , , , - относительные (относительно полной изменчивости измерительного процесса) составляющие изменчивости.

np_i - количество образцов, признанных несоответствующими по результатам i-го цикла измерений.

- среднее количество образцов, признанных несоответствующими по результатам всех циклов измерений.

, – верхняя и нижняя границы контрольной карты числа несоответствующих единиц в партии.

a_i - количество измерений, в которых образец был признан соответствующим, по результатам i-го цикла измерений.

( ) - количество измерений, в которых образец, имеющий наименьшее (наибольшее) значение измеряемого параметра, был признан соответствующим.

P(X_ист) - вероятность признания образца с известными предполагаемыми истинными значениями X_ист соответствующим.

N(m,s²) - нормальное распределение с параметрами (математического ожидания m и дисперсии s²).

Общие положения

4.1 Целью настоящего анализа является получение заключения о приемлемости измерительного процесса для целей измерения. Под измерительным процессом подразумевается не только средство измерения, а совокупность измеряемого образца, средств измерительной техники и другого оборудования, оператора, окружающей среды и соответствующей методики выполнения измерений.

4.2 Статистический анализ измерительных процессов проводится на основании данных, полученных в результате специально проводимого исследования, заключающегося в многократном измерении образцовых деталей различными операторами.

4.3 Перед проведением исследования измерительного процесса все средства измерений, входящие в состав измерительного процесса, должны пройти поверку / калибровку.

Разрешающая способность средств измерений должна позволять осуществлять измерение с точностью, равной, по крайней мере, одной десятой ожидаемой изменчивости характеристики процесса (ширины поля допуска на измеряемый параметр).

4.4 Отбор образцов автомобильного компонента необходимо выполнять в соответствии со следующими требованиями:

- образцы должны быть отобраны из значимого цикла производства;

- образцы должны наиболее полно представлять весь существующий диапазон изменчивости параметра автомобильного компонента.

4.5 При выборе операторов, осуществляющих сбор данных об измерительном процессе, следует, по возможности, привлекать как операторов, имеющих большой стаж работы, так и новых операторов, чтобы при исследованиях получить наибольшую изменчивость результатов измерений разными операторами.

4.6 Заключение о приемлемости измерительного процесса выдается на основании оценивания его статистических характеристик:

- изменчивости результатов измерений (выраженной количественно через дисперсионные характеристики результатов измерений);

- изменчивости измеряемого параметра (выраженной через аналогичные дисперсионные характеристики либо через допуск на параметр).

4.7 Статистические методы анализа, изложенные в настоящем стандарте, применимы только к измерительным процессам, показания которых могут быть повторены по каждому из измеряемых параметров.

Если в процессе измерений измеряемый параметр меняет свое значение или образец разрушается, то методы, изложенные в настоящем стандарте, не применимы для анализа такого процесса.

4.8 Методы статистического анализа измерительных процессов, результатами которых являются количественные данные, изложены в разделах 5 – 9 настоящего стандарта.

4.9 Положения, изложенные в п. 4.1-4.6, относятся также и к контрольным процессам. Методы статистического анализа контрольных процессов, результатами которых являются данные, полученные по альтернативному признаку, изложены в разделе 10 настоящего стандарта.